МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Курганский государственный университет»
Кафедра физической и прикладной химии
ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ
ХИМИЯ
Методические указания
для подготовки к лабораторным занятиям
по физической и коллоидной химии
для студентов направления подготовки 020400.62 «Биология»
Курган 2013
Кафедра физической и прикладной химии
Дисциплина:
«Физическая и коллоидная химия»
(направление подготовки 020400 «Биология»)
Составитель:
канд. хим.н аук А.И. Рыкова
Утверждены на заседании кафедры
«27» августа 2013 г.
Рекомендованы методическим советом университета «5» сентября 2013 г.
2
СОДЕРЖАНИЕ
Занятие № 1. Первый закон термодинамики. Основы термохимии.
Определение тепловых эффектов химических реакций………………….…… 4
Занятие № 2. Второй закон термодинамики. Способы расчета энтропии… 6
Занятие
№
3.
Расчет
термодинамических
потенциалов.
Определение
возможности и направления протекания реакции.……………………………… 8
Занятие № 4. Электролиз растворов и расплавов. Законы Фарадея. Значение
электролиза в технике.………………………………………………………………….9
Занятие № 5. Расчет электродных потенциалов и ЭДС гальванического
элемента. Химические источники электрического тока……………………
10
Занятие № 6. Коррозия металлов и сплавов. Виды коррозии и механизм
электрохимической коррозии. Методы защиты от коррозии………………
12
Занятие № 7. Рубежный контроль 1
Занятие № 8. Явления капиллярности и смачивания. Закон Лапласа.……… 13
Занятие № 9. Адсорбция на границе «раствор-воздух». Определение молекулярных
констант ПАВ.…………………………………………………………………………
14
Занятие № 10. Свойства дисперсных систем. Строение мицеллы лиофобных
золей…………………………………………………………………………………………16
Занятие № 11. Седиментационный анализ суспензий.…… ……………………..18
Занятие № 12. Отдельные представители дисперсных систем ……………… 21
Занятие № 13. Устойчивость и коагуляция дисперсных систем.……………. 21
Занятие № 14. Получение, очистка и разрушение дисперсных систем.……. 23
Занятие № 15. Охрана окружающей среды, разрушение техногенных гидрозолей и
аэрозолей……………………………….………………………………………
23
Занятие № 16. Рубежный контроль 2
Список литературы……………………………………………………………
3
24
Занятие № 1
Первый закон термодинамики. Основы термохимии.
Определение тепловых эффектов химических реакций
1 Основные
понятия
термодинамики
(система,
классификация
характеристика систем, состояния системы).
2 Параметры и функции состояния (U, H). Теплота и работа.
3 Первый закон термодинамики.
4 Классификация реакций по тепловому эффекту.
5 Термохимия. Закон Гесса и следствия из него.
6 Тепловые эффекты реакций в растворах.
7 Калорийность пищи.
и
Задачи:
1) При взаимодействии 18 г алюминия с кислородом выделяется 547 кДж тепла.
Составьте термохимическое уравнение этой реакции. (Ответ: ΔН = - 3265,7 кДж)
2) При гашении оксида кальция массой 280 г выделяется 332,6 кДж тепла.
Составьте термохимическое уравнение. (Ответ: ΔН = - 66,52 кДж)
3) На основании ТХУ:
С + О2 = СО2 , Н0 = - 402 кДж
рассчитайте, сколько теплоты выделится при сгорании 1 кг угля. (Ответ:
33500 кДж)
4) Исходя из термохимических уравнений
Н2(г) + О2(г) = Н2О2(ж), Н0(1) = -187 кДж;
Н2О2(ж) + Н2(г) = 2Н2О(г), Н0(2) = -297 кДж;
Н2О(ж) = Н2О(г), Н0(3) = 44 кДж
рассчитайте значение стандартной энтальпии реакции образования Н2О(ж):
2Н2(г) + О2(г) = 2Н2О(ж).
(Ответ: ΔН = - 572 кДж)
5) Рассчитайте стандартную энтальпию образования Сa(OH)2, исходя из
термохимических уравнений:
Ca(к) + 1/2О2(г) = CaО(к), Н0(1) = -635,6 кДж;
Н2(г) + 1/2О2(г) = Н2О(ж), Н0(2) = -285,84 кДж;
CaО(к) + Н2О(ж) = Ca(ОН)2(к), Н0(3) = -66,06 кДж.
(Ответ: ΔН = - 987 кДж)
6) При сгорании 2 моль этилена в кислороде выделяется 2822 кДж теплоты.
Определите теплоту образования этилена, если стандартные теплоты
образования СО2 и Н2О равны соответственно 393 кДж/моль и 286 кДж/моль.
(Ответ: 53 кДж)
7) При сгорании 12 г углерода (графит) до СО2 выделяется 396 кДж тепла; при
сгорании 64 г серы до SO2 выделяется 594 кДж тепла. При сгорании 76 г
сероуглерода СS2 до тех же оксидов выделяется 1079 кДж тепла. Составьте
ТХУ реакций горения. Вычислите, сколько тепла выделяется (или
4
затрачивается) при образовании 1 моль сероуглерода из углерода и серы.
(Ответ: 89 кДж)
8) При сжигании паров этанола в кислороде выделилось 494,2 кДж теплоты и
осталось 19,7 л непрореагировавшего кислорода (измеренного при давлении
101,3 кПа и температуре 27 оС). Рассчитайте массовые доли компонентов в
исходной смеси, если известно, что теплоты образования оксида углерода (IV),
паров воды и этанола соответственно составляют 393,5 кДж/моль, 241,8
кДж/моль и 277,0 кДж/моль.
9) Рассчитать калорийность порции жареного картофеля массой 300 г, если 100 г
этого блюда содержат 2,8 г белков, 23,4 г углеводов и 9,5 г жиров.
Коэффициенты калорийности брать по нижней границе. (Ответ: 579 ккал)
10)
Рассчитать калорийность упаковки крекеров массой 500 г, если 100 г этих
кондитерских изделий содержат 9,2 г белков, 66,2 г углеводов и 14,1 г жиров.
Коэффициенты калорийности брать по верхней границе. (Ответ: 9290,3 кДж)
Задачи для самостоятельного решения:
1) При сжигании 112 л водорода (н.у.) выделяется 1430,9 кДж тепла. Составьте
термохимическое уравнение реакции. (Ответ: ΔН = - 572,4 кДж)
2) Исходя из термохимического уравнения горения серы:
S + O2 = SO2, H0 = - 297 кДж,
вычислите, какое количество теплоты выделяется при сжигании 96 г серы.
(Ответ: 891 кДж)
3) Теплотворная способность метана равна 55600 кДж/кг. Чему равен тепловой
эффект реакции
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О?
(Ответ: ΔН = - 889,6 кДж)
4) Рассчитайте
стандартную
энтальпию
образования
газообразного
пентахлорида фосфора, исходя их следующих уравнений:
2Р(к) + 3Cl2(г) = 2PCl3(г); Н0(1) = -560 кДж;
PCl3(г) + Сl2(г) = PCl5(г); Н0(2) = -86,9 кДж.
(Ответ: ΔН = - 366,9 кДж)
5) Рассчитайте количество теплоты, которое потребуется для разложения 1г
карбоната натрия
Na2CO3(к) = Na2O(к) + CO2(г),
исходя из следующих термохимических реакций:
Na2CO3(к) + SiO2(к) = Na2SiO3(к) + CO2(г); Н0(1) = 81,04 кДж;
Na2O(к) + SiO2(к) = Na2SiO3(к); Н0(2) = -243,17 кДж.
(Ответ: ΔН = 324,21 кДж, Q = 3,06 кДж))
6) При сгорании 2 моль фосфина РН3 выделяется 2440 кДж теплоты.
Определите теплоту образования фосфина, если при образовании оксида
фосфора (V) и воды выделяется соответственно 1548 кДж/моль и 286 кДж/моль
теплоты. (Ответ: 17 кДж)
7) При сгорании 2 г водорода выделяется 242 кДж тепла; при сгорании 12 г
углерода (графит) до СО2 выделяется 396 кДж тепла. При сгорании 32 г метана
5
до тех же продуктов выделяется 1610 кДж тепла. Составьте ТХУ реакций
горения. Вычислите, сколько тепла выделяется (или затрачивается) при
образовании 1 моль метана из водорода и графита. (Ответ: - 75 кДж)
8) Тонкоизмельченную смесь алюминия и железной окалины (Fe3O4), часто
называемую термитом, применяют для сварки металлических изделий,
поскольку при поджигании термита выделяется большое количество теплоты и
развивается высокая температура. Рассчитайте минимальную массу термитной
смеси, которую необходимо взять для того, чтобы в процессе алюмотермии
выделилось 665,26 кДж теплоты, если теплоты образования Fe3O4 и Al2O3
равны соответственно 1117 кДж/моль и 1670 кДж/моль. (Ответ: 256,8 г)
9) Рассчитать калорийность пакета ацидолакта «Особый» массой 500 г, если 100
г этого молочного продукта содержит 2,5 г жиров, 2,9 г белков и 3,9 г
углеводов. Коэффициенты калорийности брать по нижней границе. (Ответ:
1032,25 кДж)
10) Рассчитать калорийность порции колбасы «Докторская» массой 220 г,
если 100 г этого мясного продукта содержит 22 г жиров, 13 г белков и 0,8 г
углеводов. Коэффициенты калорийности брать по верхней границе. (Ответ:
2448,5 кДж)
Занятие № 2
Второй закон термодинамики. Способы расчета энтропии
1 Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы.
2 Второй закон термодинамики.
3 Абсолютное значение энтропии. Статистический характер второго закона
термодинамики. Применение законов термодинамики к биологическим
системам.
4 Методы расчета энтропии.
Задачи:
1) При временном контакте тела с температурой 200оС с телом, нагретым до
100оС, перешло 418,7 Дж теплоты. Найдите общее изменение энтропии
системы. (Ответ: 0,238 Дж)
2) Определите стандартное изменение энтропии при плавлении свинца массой
100 г, если температура плавления свинца 327,4оС, а теплота плавления 5485
Дж/моль. (Ответ: 4,4 Дж)
3) Изменение энтропии при плавлении 100 г меди равно 1,28 Дж/К. Рассчитайте
удельную теплоту плавления меди, если температура плавления меди 1083оС.
(Ответ: 1110,8 Дж)
4) Рассчитайте стандартную энтропию реакции образования оксида железа (III) из
простых веществ по реакции
4Fe(к) + 3О2(г) = 2Fe2O3(к),
используя следующие данные:
2Fe(к) + О2(г) = 2FeO(к); S0(1) = -145 Дж/К;
4FeO(к) + O2(г) = 2Fe2O3(к); S0(2) = -259 Дж/К.
6
(Ответ: - 549 Дж/К)
5) Не производя измерений, укажите знак измерения энтропии и оцените
возможность самопроизвольного протекания следующих реакций из
стандартного состояния:
2N2(г) + О2(г) = 2N2O(г); Н0298 = 163,02 кДж;
N2(г) + 2O2(г) = 2NO2(г); Н0298 = 67,64 кДж;
NH4NO3(к) = N2O(г) + 2Н2О(г); Н0298 = -36,69 кДж.
Задачи для самостоятельного решения:
1) Рассчитайте изменение энтропии при плавлении 3 моль уксусной кислоты,
если температура плавления 16,6 оС, а теплота плавления СН3СООН 194 Дж/г.
(Ответ: 120,6 Дж/К)
2) Вычислите изменение энтропии при испарении 250 г воды при 25оС, если
теплота испарения воды при этой температуре равна 44,08 кДж/моль. (Ответ:
2 кДж/К)
3) Теплота испарения бромбензола при 429,8 К равна 241 Дж/г. Определите
изменение энтропии при испарении 1,25 моль бромбензола. (Ответ: 110,3
Дж/К)
4) Рассчитайте энтропийный и энтальпийный факторы процесса при условии,
что все вещества находятся в стандартном состоянии
H2S + Cl2 = 2HCl + S(к).
Какой из рассчитанных факторов будет способствовать самопроизвольному
течению реакции в прямом направлении? (Ответ: ΔН = - 164,63 кДж, ΔS = 10,4 Дж/К)
5) Вычислите тепловой эффект и изменение энтропии химической реакции при
298 К и определите, на сколько кДж при этой температуре отличается ΔН и ΔU.
Необходимые данные возьмите в справочнике и таблице 1:
Таблица 1 – Уравнения реакций для расчета термодинамических величин
Задача
Реакция
Задача
Реакция
Ca(OH)2 = CaO + H2O(г.)
2Н2 + СО = СН3ОН(г.)
8
1
9
2
2СО2 = 2СО + О2
2SO2 + O2 = 2SO3
10
3
С2Н6 = С2Н4 + Н2
С6Н6(ж.) + 3Н2 = С6Н12
11
4
С(графит) + Н2О(г.) = СО + Н2
SO3 + Cl2 = SO2Cl2
12
5
СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О(г.)
4NH3 + 3O2 = 6H2O(ж.) + 2N2
13
6
4HCl(г.) + O2 = 2H2O(ж.) +
Fe(т.) + 2HCl(aq.) = FeCl2(aq.) +
14
7
2Cl2
H2(г.)
2NO2 = 2NO(г.) + O2
СH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl(г.)
7
Занятие № 3
Расчет термодинамических потенциалов.
Определение возможности и направления протекания реакции
1 Термодинамические потенциалы. Характеристические функции.
2 Термодинамические условия равновесия.
3 Расчет свободной энергии системы и равновесной температуры.
Задачи:
1) Определите возможность самопроизвольного протекания реакции при
стандартных состояниях всех веществ и 298 К:
CaSO4 (к) + СО2 (г) = СаСО3 (к) + SO3 (г).
(Ответ: ΔG = 206 кДж)
2) Рассчитайте стандартное изменение энергии Гиббса и температуру
термодинамического равновесия для реакции образования йодоводорода из
простых веществ. При каких температурах йодоводород устойчив? (Ответ: ΔН
= 51,9 кДж, ΔS = 166 Дж/К, ΔG = 206 кДж, Т = 313,8 К)
3) Можно ли использовать при стандартных состояниях всех веществ
нижеприведенную реакцию для получения аммиака:
NH4Cl (к) + NaOH (к) = NaCl (к) + H2O (г) + NH3 (г).
(Ответ: ΔG = - 45,2 кДж)
4) Какой из двух процессов разложения нитрата аммония более вероятен и как
он зависит от условий:
NH4NO3 (к) = N2O (г) + 2H2O (г);
NH4NO3 (к) = N2 (г) + 0,5O2 (г) + 2H2O (г).
5) Рассчитайте температуру, при которой стандартное состояние гомогенной
системы будет равновесным:
N2 + 3H2 = 2NH3.
(Ответ: ΔН = - 95,38 кДж, ΔS = 198 Дж/К, Т = 470 К)
Задачи для самостоятельного решения:
1) Определить стандартное изменение энтропии, энтальпии, внутренней
энергии и энергии Гиббса для реакции:
С2Н2 (г) + 2Н2О (ж) = СН3СООН (ж) + Н2 (г).
Необходимые данные возьмите в справочнике. (Ответ: ΔН = - 141,7 кДж, ΔS =
- 50,3 Дж/К, ΔG = - 126,7 кДж)
2) Вычислите ΔG0 реакции С (графит) + 2Н2 (г) = СН4 (г). Тепловой эффект
реакции (ΔН0) определите из следующих термохимических уравнений:
СН4 (г) + 2О2 (г) = СО2 (г) + 2Н2О (ж), ΔН10 = - 890,3 кДж;
ΔН20 = - 393,8 кДж;
С (графит) + О2 (г) = СО2 (г),
2Н2 (г) + О2 (г) = 2Н2О (ж),
ΔН30 = - 571,6 кДж.
(Ответ: ΔН = - 75,1 кДж, ΔS = - 80,7 Дж/К, ΔG = - 51 кДж)
3) Используя значение ΔG0, решите, осуществима ли реакция
Ag + ½Cl2 = AgCl
при давлении 101,3 кПа и температуре 298 К. Способствует ли протеканию
реакции повышение температуры? (Ответ: ΔG = - 109,7 кДж)
8
4) Образование йодциана CNI из элементов при 298 К сопровождается
тепловым эффектом (ΔН0), равным 168,9 кДж/моль, и изменением энтропии
155,1 Дж/моль•К. Устойчив ли йодциан при 298 К? Определите температуру
термодинамического равновесия. (Ответ: ΔG = 122,7 кДж, Т = 1098 К)
5) Полезная работа при 298 К реакции
CuSO4 (т) + Cd (т)= CdSO4 (т)+ Cu (т)
равна 150 кДж/моль. Теплоты образования соединений из простых веществ ΔН0
(CuSO4 (т)) = - 771,4 кДж/моль, ΔН0 (CdSO4 (т)) = - 925 кДж/моль. Найдите
изменение энтропии этой реакции при 298 К. (Ответ: 12 Дж/К)
6) Определите Кр реакции получения хлороводорода по реакции
Н2 (г) + Cl2 (г) = 2 HCl (г)
при 298 К, если известно, что ее стандартный тепловой эффект равен – 92,34
кДж/моль, а изменение энтропии при условии, что Рпарц. реагирующих веществ
поддерживается равным 101,3 кПа, составляет 20,05 Дж/моль•К. (Ответ: ΔG =
- 98 кДж, К = 1,7•1017)
Занятие № 4
Электролиз растворов и расплавов. Законы Фарадея.
Значение электролиза в технике
1 Электролиз. Основные понятия. Электролиз расплавов электролитов.
2 Электролиз растворов электролитов:
 основные виды катионов и соответствующие катодные процессы;
 основные виды анионов и соответствующие анодные процессы.
3 Электролиз с активным анодом.
4 Количественные отношения при электролизе. Законы Фарадея.
5 Значение электролиза.
Задачи:
1) Напишите уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде, и общее
уравнение электролиза водного раствора бромида меди (II), нитрата серебра,
бромоводородной кислоты, сульфата натрия, нитрата свинца (II), хлорида
железа (III), сульфата марганца (II), хлорида лития, сульфата никеля (II),
хлорида кобальта (II) на инертных электродах.
2) Какие процессы будут протекать на катоде и аноде при электролизе водного
раствора, содержащего хлорид натрия, сульфат меди (II) и нитрат цинка? Ответ
обоснуйте, составьте уравнения катодных и анодных процессов.
3) Определите время, необходимое для осаждения 1,0 г хрома током силой
0,120 А, протекающим через раствор сульфата хрома (III). (Ответ: 46387 с)
4) Сколько граммов меди выделится на катоде при электролизе раствора
сульфата меди в течение 40 мин при силе тока 1,2 А? (Ответ: 0,96 г)
5) При электролизе расплава хлорида двухвалентного металла (сила тока 10
ампер, продолжительность электролиза 10 минут) на катоде выделилось 1,28 г
металла. Хлорид какого металла был взят? (Ответ: Са)
6) При рафинировании меди ток 50 А выделяет за 4 часа 224 г меди. Рассчитать
выход по току. (Ответ: 93,8%)
9
7) При какой силе тока можно в течение 15 мин выделить всю медь из 120 г
0,2% раствора Cu(NO3)2? (Ответ: 0,28 А)
8) При какой силе тока можно из водного раствора гидроксида натрия выделить
6 л кислорода в течение 3 часов? Газ измерен при 17С и 102,9 кПа. (Ответ:
9,3 А)
Задачи для самостоятельного решения:
1) Напишите уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде, и общее
уравнение электролиза водного раствора хлорида золота (III), сульфата меди
(II), фосфорной кислоты, нитрата железа (II), бромида натрия.
2) Через последовательно соединенные электролитические ванны с
платиновыми электродами пропускался ток. В первой ванне находилась
подкисленная вода, во второй – раствор нитрата серебра, в третьей – раствор
хлорида меди (II). Какие продукты выделились на электродах во всех трех
ваннах и в каких количествах, если известно, что на катоде в первой ванне
образовался 1 г водорода?
3) Сколько минут следует пропускать ток силой 0,5 А через раствор нитрата
серебра для выделения 0,27 г серебра? (Ответ: 8 мин)
4) Масса катода при электролизе током силой 0,06 А в течение 66 мин
увеличилась на 0,254 г за счет осаждения на нем металла с относительной
атомной массой 207. Определите заряд катиона этого металла. (Ответ: + 2)
5) При какой силе тока можно получить на катоде 0,5 г никеля, подвергая
электролизу раствор сульфата никеля в течение 25 минут? (Ответ: 1,1 А)
6) Ток 2,5 А выделил в течение 15 минут 0,72 г меди из раствора CuSO4.
Вычислите коэффициент полезного действия тока. (Ответ: m = 0,746 г, i =96,5%)
7) При электролизе раствора нитрата серебра в течение 50 мин при силе тока 3
А на катоде выделилось 9,6 г серебра. Определите выход серебра в процентах
от теоретического. (Ответ: m = 10,07 г, i =95,3%)
8) Какова продолжительность электролиза 250 мл 6%-го раствора HgCl2 ( =
1,05)? Сила тока 5,8 А. (Ответ: m = 11,64 г, 1927 с)
9) Сколько литров водорода выделится на катоде, если вести электролиз
водного раствора КОН в течение 2,5 часов при силе тока 1,2 А? Газ измерен
при 27С и 101,8 кПа. (Ответ: 1,37 л)
10) При электролизе водного раствора сульфата никеля на аноде выделилось
3,8 л кислорода, измеренного при 27С и 100 кПа. Сколько граммов никеля
выделилось на катоде? (Ответ: 17,98 г)
Занятие № 5
Расчет электродных потенциалов и ЭДС гальванического элемента.
Химические источники электрического тока
1 Электродные процессы. Стандартный водородный электрод.
2 Электроды первого и второго рода. Окислительно-восстановительный
электрод. Стандартный электродный потенциал. Уравнение Нернста для
электродного потенциала.
10
3 Гальванические элементы. Электродвижущие силы (ЭДС). Направление ОВР.
4 Электродвижущая сила и энергия Гиббса. Связь константы равновесия с
ЭДС.
5 Химические источники электрической энергии (гальванические элементы,
аккумуляторы).
Задачи:
1) Потенциал никелевого электрода в растворе сульфата никеля при 25оС равен
–0,325 В. Вычислите концентрацию ионов никеля в растворе.
(Ответ: 0,0029М)
2) Вычислите окислительно-восстановительный потенциал для системы
MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O,
если С(MnO4-) = 10-5, С(Mn2+) = 10-2, С(Н+) = 0,2 моль/л.
(Ответ: 1,46 В)
3) Стандартный электродный потенциал никеля больше, чем кобальта.
Изменится ли это соотношение, если измерить потенциал никеля в растворе его
ионов с концентрацией 0,001 М, а потенциал кобальта – в растворе с
концентрацией 0,1 М? (Ответ: да)
4) Составьте гальванический элемент, в котором будет протекать реакция
СоSO4 + Zn = ZnSO4 + Co
и рассчитайте его стандартную ЭДС. (Ответ: 0,486 В)
5) Для данного гальванического элемента определите анод и катод, напишите
уравнения реакций, протекающих на аноде и катоде в работающем
гальваническом элементе, запишите уравнение токообразующей реакции и
рассчитайте ЭДС элемента при стандартных условиях:
Ag|Ag+||Zn2+|Zn.
(Ответ: 1,562 В)
6) Даны электроды Zn/Zn2+ (а = 0,3 моль/л) и Mn/Mn2+ (а = 0,5 моль/л).
Запишите схему цепи, уравнения электродных процессов и реакции,
протекающей в элементе. Вычислите электродные потенциалы и ЭДС элемента
при 25 оС. (Ответ: -0,778 В, -1,188 В, 0,41 В))
7) Вычислите константу равновесия реакции Zn + CdSO4 = Cd + ZnSO4
при 298 К. Стандартный потенциал φ0Zn = -0,762 В, φ0Cd = -0,40 В. (Ответ:
1,7•1012)
8) Можно ли использовать KMnO4 в качестве окислителя в следующих
процессах при стандартных условиях:
а) HNO2 + H2O – 2e = NO3- + 3H+;
б) H2S – 2e = S + 2H+;
в) 2Н2О – 2е = Н2О2 + 2Н+?
Задачи для самостоятельного решения:
1) Магниевую пластинку опустили в раствор соли магния. При этом
электродный потенциал магния оказался равен –2,41 В. Вычислить
концентрацию ионов магния в растворе. (Ответ: 0,0255М)
2) Составьте схему гальванического элемента, в котором электродами являются
магниевая и свинцовая пластинки, опущенные в растворы их ионов с
концентрацией 1 моль/л. Какой металл является анодом, какой – катодом?
11
Напишите уравнение ОВР, протекающей в этом гальваническом элементе и
вычислите его ЭДС. (Ответ: 2,237 В)
3) Для данного гальванического элемента определите анод и катод, напишите
уравнения реакций, протекающих на аноде и катоде в работающем
гальваническом элементе, запишите уравнение токообразующей реакции и
2+
рассчитайте ЭДС элемента при стандартных условиях:
Мg|Мg
||Sn2+|Sn.
(Ответ: 2,227 В)
4) Даны электроды Со/Со2+ (а = 0,01 моль/л) и Ag/Ag+ (а = 0,1 моль/л).
Запишите схему цепи, уравнения электродных процессов и реакции,
протекающей в элементе. Вычислите электродные потенциалы и ЭДС элемента
при 25 оС. ((Ответ: -0,336 В, 0,74 В, 1,076 В)
5) В каком направлении должна протекать реакция
2Fe3+ + 2I- = I2 + 2Fe2+
при стандартных условиях?
6) Какой из окислителей – MnO2, PbO2, K2Cr2O7 – является наиболее
эффективным по отношению к HCl при получении хлора?
7) Можно ли при стандартных условиях окислить хлороводород до хлора с
помощью серной кислоты? Ответ подтвердите расчетом ЭДС. (Ответ: - 0,836 В)
Занятие № 6
Коррозия металлов и сплавов. Виды коррозии и механизм
электрохимической коррозии. Методы защиты от коррозии
1 Коррозия металлов. Виды коррозии.
2 Механизм электрохимической коррозии железа.
3 Методы защиты металлов от коррозии.
Задачи:
1) Если гвоздь вбить во влажное дерево, то ржавчиной покрывается та часть
гвоздя, которая находится внутри дерева. Чем это можно объяснить? Анодом
или катодом является эта часть гвоздя? Составьте электронные уравнения
соответствующих процессов.
2) Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие – анодное или
катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного
процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном
воздухе и в соляной кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и
во втором случаях?
3) Почему химически чистое железо является более стойким против коррозии,
чем техническое железо? Составьте электронные уравнения анодного и
катодного процессов, происходящих при коррозии технического железа во
влажном воздухе и в сильно кислой среде.
4) Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью,
находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется
ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного
процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии?
12
5) Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа
при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и
катодного процессов.
Занятие № 7
РУБЕЖНЫЙ КОНТНОЛЬ №1
Занятие № 8
Явления капиллярности и смачивания. Закон Лапласа
1 Поверхностное натяжение. Термодинамические условия смачивания и
растекания.
2 Количественные характеристики смачивания: краевой угол, теплота
смачивания, работа адгезии.
3 Роль явлений смачивания в живой природе.
4 Капиллярное давление. Первый закон Лапласа.
5 Роль капиллярных явлений в биологии и агротехнике.
Задачи:
1) Для 0,1%-го раствора эфиров сахарозы, поверхностное натяжение которого
составляет 30 мДж/м2, определить равновесную работу когезии, адгезии и
работу адгезии к пузырьку, если краевой угол смачивания к твердой
поверхности равен 15. (Ответ: 60 мДж, 59 мДж, 0,9 мДж)
2) Капля воды массой 0,1 г введена между двумя плоскими параллельными
между собой пластинами, смачиваемыми водой. Какова работа сил адгезии
между пластинами, если они находятся на расстоянии 10-4 см? (Ответ: 0,03
Дж)
3) Вертикально установленная капиллярная трубка с внутренним диаметром
300 мкм одним концом погружена в жидкость на глубину 3 см, а вторым
соединена с сосудом, в котором поддерживается избыточное давление.
Определить, при каком давлении в сосуде будет происходить отрыв пузырька
воздуха от погруженного в жидкость конца трубки, если поверхностное
натяжение воды 0,073 н/м; плотность воды 1000 кг/м3. (Ответ: 1267 Па)
4) Между двумя плоскими стеклянными пластинами помещен 1 г ртути. Какую
силу надо приложить к верхней пластине, чтобы ртуть приняла форму круглой
лепешки однородной толщины и радиуса 5 см, если поверхностное натяжение
ртути 0,487 н/м, θ = 40, плотность ртути 13,55 г/см3? (Ответ: F = 650,7 Н)
5) Оценить эффективный радиус пор силикагеля, если для его определения
методом ртутной порометрии пришлось приложить давление 80,1 атм. Угол
смачивания принять равным 180. (Ответ: 6.10-8 м)
13
Задачи для самостоятельного решения:
1) Определить диаметр стеклянной трубки, если при ее частичном погружении
в воду жидкость поднимается на 6 см. Угол смачивания принять равным 0.
(Ответ: 2,5.10-4 м)
2) На какую высоту поднимается вода по стеклянному капилляру, частично в
нее погруженному, если его диаметр 0,5 мм? (Ответ: 6 см)
3) Какова разность уровней воды в двух сообщающихся капиллярах диаметром
0,5 мм и 0,15 мм? Угол смачивания считать равным 0. (Ответ: 14 см)
4) Чему равно внутреннее (капиллярное) давление и приращение энергии
Гиббса для капель жировой реакции майонеза диаметром 35 мкм? Межфазовое
поверхностное натяжение 55 мДж/м2; мольный объем жира
0,19 м3/моль. (Ответ: 3.10-6 Па, 5,97.105 Дж/моль)
5) Капля воды массой 0,18 г введена между двумя плоскими параллельными
между собой пластинами, угол смачивания которых 45. Какова работа адгезии
между пластинами, если они находятся на расстоянии 1 мкм? (Ответ: 46 мДж)
6) С какой силой притягивается друг к другу стеклянные пластинки площадью
10×10 см, находящиеся на расстоянии 1 мкм, если зазор между ними заполнен
водой. (Ответ: 1460 Н)
Занятие № 9
Адсорбция на границе «раствор-воздух».
Определение молекулярных констант ПАВ
1 Основные положения теории адсорбции (понятия; методы определения
количества
адсорбированного
вещества,
количественное
выражение
адсорбции).
2 ПАВ и поверхностно-инактивные вещества. Зависимость поверхностной
активности от строения веществ и природы растворителя.
3 Классификация ПАВ.
4 Зависимость адсорбции от концентрации ПАВ (уравнение Шишковского,
Ленгмюра).
5 Применение ПАВ (в медицине, моющее действие и др.).
Задания:
1) Изучить зависимость поверхностного натяжения от концентрации
поверхностно-активного вещества (ПАВ) в растворе, построить изотерму σ =
f(c).
2) Вычислить адсорбцию Гиббса (Г), предельную адсорбцию (Г∞), площадь
сечения (s∞) и длину (l) молекулы ПАВ (олеата натрия) по уравнениям Гиббса и
Ленгмюра, пользуясь графиком с/Г = f(c). Результаты измерений представлены
в таблице 2:
14
Таблица 2 – Максимальное давление отрыва пузырька
С, моль/л
Δh, мм рт. ст.
σ, мН/м
0 (вода)
5,2
74,22
.
-4
1 10
3,1
.
-4
2 10
2,7
.
-4
4 10
2,0
.
-4
8 10
1,5
.
-3
1,6 10
1,3
.
-3
3,2 10
1,2
3) Рассчитать поверхностное натяжение (σ) растворов по формуле:
σ = σоh / hо,
где σ0 – поверхностное натяжение воды при данной температуре.
4) Построить кривую изотермы поверхностного натяжения, откладывая на оси
ординат (σ), а на оси абсцисс – концентрацию (с).
5) Пользуясь изотермой поверхностного натяжения, рассчитать адсорбцию
Гиббса (Г) по уравнению Гиббса:
Г = – С(dσ/dc)/RT.
а
б
Рисунок 1 – Построение изотермы адсорбции по изотерме
поверхностного натяжения (а) и определение констант в уравнении
Ленгмюра (б)
Для этого к кривой σ = f(c) в нескольких точках провести касательные до
пересечения их с осью ординат (точки определяет преподаватель), провести
также прямые, параллельные оси абсцисс до пересечения их с осью ординат
(рисунок 1).
Из треугольника АВD tgα = AB/BD; tgα = – (dσ/dc). Каждой концентрации (с)
соответствует отрезок z на оси ординат между касательной и горизонтальной
прямой, проведенной через ту же точку. Длина отрезка, выраженная в единицах
поверхностного натяжения, равна z = – С(dσ/dc). Подставив полученное
значение z в уравнение Гиббса, получим Г = z/RT. Используя значения z для
ряда концентраций, рассчитать адсорбцию. Результаты расчетов занести в
таблицу 3:
15
Таблица 3 – Результаты расчета адсорбции Гиббса на границе
«раствор – воздух»
С/Г
С, моль/л
σ, н/м
z, н/м
Г, моль/м2
6) Значение Г∞ определить графически по
преобразованному в уравнение прямой линии:
С/Г = 1/kГ∞ + С/Г∞
уравнению
Ленгмюра,
На рисунке 1 (б) угол α – угол наклона прямой к оси абсцисс; 1/Г∞ = tgα;
отрезок АВ равен 1/kГ∞. Определите Г∞.
7) По уравнениям s∞ = 1/(Г∞NA) и l = Г∞М/d, зная величину Г∞, вычислить l и s∞,
М – молярная масса олеата натрия, d – плотность олеата натрия.
8) Построить график зависимости σ от –lgC. По полученной кривой найдите –
lgККМ и определите ККМ олеата натрия.
Вопросы:
1) Какие существуют методы определения ККМ?
2) Каковы особенности строения коллоидных ПАВ?
3) Как изменяется σ в растворах коллоидных ПАВ при мицеллообразовании?
Какую форму имеют мицеллы ПАВ в разбавленных растворах?
4) Что такое солюбилизация? Каково её применение?
Занятие № 10
Свойства дисперсных систем.
Строение мицеллы лиофобных золей
1 Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем (броуновское
движение, диффузия, осмос).
2 Оптические свойства дисперсных систем (опалесценция и абсорбция света).
3 Электрические свойства дисперсных систем (электрофорез, электроосмос,
потенциалы течения и оседания). Уравнение Гельмгольца-Смолуховского.
4 Строение мицеллы.
Задачи:
1) Определить средний сдвиг капель эмульсии радиусом 10 нм за 4 сек при 293
К и вязкости среды 10-3 Пас. (Ответ: 1,310-5 м)
2) Мыло образует в воде мицеллы, радиус которых равен 12,5 нм. Определить
коэффициент диффузии мицелл при 313 К, если вязкость раствора равна 6,510-4
Пас. (Ответ: 2,810-10 м2/с)
3) Определить осмотическое давление пыли при 293 К, если ее концентрация
1,510-2 кг/м3, средний радиус частиц 40 мкм, плотность 1,3103 кг/м3. (Ответ:
1,710-13 Па)
16
4) Определить коэффициент поглощения, если поток света после прохождения
дисперсной системы, толщина которой 3,1 см, ослабевает в 2,7 раза. (Ответ:
0,74 см-1)
5) При исследовании аэрозолей методом поточной ультрамикроскопии в объеме
1,3310-11 м3, прошедшем через счетное поле микроскопа, подсчитано 50 частиц
масляного тумана. Определить средний радиус частиц, если весовая
концентрация золя 2510-6 кг/м3, а плотность фазы 900 кг/м3. (Ответ: 1,210-7 м)
6) Электрокинетический
потенциал
высокодисперсных
частиц
золя
апельсинового сока равен 50 мВ. Определить скорость электрофореза и
электрофоретическую подвижность частиц золя сферической формы, если
относительная диэлектрическая проницаемость среды равна 54,8; внешняя ЭДС
120 В; расстояние между электродами 40 см, вязкость среды 4,510-3 Пас.
(Ответ: 2,410-6 м/с, 810-9 м2/Вс)
7) Рассчитать потенциал течения через кварцевую диафрагму в растворе NаС1,
если известно, что скорость электрофореза частиц кварца, образующих
диафрагму, в том же растворе равна 810-6 м/с; напряженность электрического
поля между электродами 350 В/м; приложенное давление 3500 Па, удельная
электропроводимость 1,810-2 Смм-1, коэффициент эффективности диафрагмы
1,2. (Ответ: 2,410-3 В)
8) Напишите схемы строения мицеллы иодида серебра, полученного при
взаимодействии:
а) нитрата серебра с избытком иодида калия;
б) иодида калия с избытком нитрата серебра.
9) Напишите схему строения мицеллы карбоната кальция, полученного при
взаимодействии 20 мл 0,005 М раствора нитрата кальция с 25 мл 0,002 М
раствора карбоната натрия.
10) Напишите схему строения мицеллы золя кремниевой кислоты
полученного при взаимодействии 10 мл раствора силиката натрия с 10 мл
раствора соляной кислоты равной молярной концентрации.
Задачи для самостоятельного решения:
1) Определить размеры частиц яичного альбумина, находящихся в воде при
293К, если коэффициент диффузии 7,810-11 м2/с, а вязкость воды 10-3 Пас.
(Ответ: 2,7510-9 м)
2) Чему равен электрокинетический потенциал при протекании 0,01 М раствора
КСl через керамический фильтр под давлением 3,1104 Па и потенциале течения
1,210-2 В? При 298 К вязкость раствора 8,9410-4 Пас, удельная
относительная
диэлектрическая
электропроводимость
0,141
Смм-1,
-2
проницаемость 78,5. (Ответ: 710 В)
3) Определите электрокинетический потенциал коллоидов раствора сахарозы
при градиенте внешнего электрического поля 400 В/м, относительной
диэлектрической проницаемости 69,1; вязкости 2,5 мПас и скорости
электрофореза 13,5 мкм/с. (Ответ: 9,110-2 В)
17
4) Найти значение потенциала течения, если через мембрану продавливается
раствор спирта при следующих условиях: давление 20 МПа, удельная
Смм-3;
относительная
диэлектрическая
электропроводность
1,310-3
проницаемость 41,3; вязкость 0,9 мПас, электрокинетический потенциал 6 мВ.
(Ответ: 37,5 В)
5) Определить экстинкцию куска хлеба толщиной 12 мм, если коэффициент
поглощения составляет 270 м-1. (Ответ: 1,39)
6) Как изменится интенсивность рассеянного света, если фруктовый сок,
являющийся дисперсной системой, подвергнуть воздействию света длиной
волны 430 нм и 680 нм? (Ответ: в 6,6 раза)
7) С помощью метода поточной микроскопии в объеме 210-11 м3 подсчитано 80
частиц аэрозоля-дыма мартеновских печей. Концентрация золя 10-4 кг/м3,
плотность фазы 2 г/см3. Определить размер частиц, считая их форму
кубической. (Ответ: 2,3310-7 м)
8) Напишите схемы строения мицелл сульфида цинка, образованного при
взаимодействии:
а) сульфида натрия с избытком сульфата цинка;
б) хлорида цинка с избытком сульфида аммония.
9) Напишите схему строения мицеллы сульфата бария, полученного при
взаимодействии 20 мл 0,01 М раствора хлорида бария с 15 мл 0,025 М сульфата
натрия.
10) Напишите схему строения мицеллы фосфата цинка, полученного при
взаимодействии 16 мл 0,005 М раствора хлорида цинка с 15 мл 0,015 М
фосфата натрия.
Занятие № 11
Седиментационный анализ суспензий
Скорость седиментации (оседания) частиц дисперсии зависит от различия
плотности частиц дисперсной фазы () и дисперсионной среды (o), вязкости
среды () и радиуса частиц (r):
(11.1)
V = 2r2( – o)g/9,
2
где g – ускорение силы тяжести 9,81 м/с .
Для монодисперсных систем масса осадка прямо пропорциональна
времени оседания. График зависимости массы осадка m от времени t будет
иметь вид (рисунок 2 а):
18
(а)
(б)
Рисунок 2 – Седиментационные
полидисперсной (б) систем.
кривые
монодисперсной
(а)
и
В точке А оседание всех частиц закончилось и масса осадка не
изменяется. Время t, соответствующее точке А, есть время прохождения
частицами пути h от поверхности суспензии до чашки.
По величинам h и t также можно определить скорость оседания: V = h/t
(11.2)
Для полидисперсных систем график седиментации имеет вид кривой с
бесконечно большим числом изломов (рисунок 2 б).
Ось абсцисс разбивают на участки, соответствующие времени оседания
различных фракций. Из точек кривой седиментации А1, А2, А3, А4 проводят
касательные до пересечения с осью ординат. Полученные отрезки показывают
массу выбранных фракций. Определив массы отдельных фракций mi и массу
осадка после полного осаждения суспензии mмакс, рассчитывают процентное
содержание отдельных фракций (Qi): Qi = mi 100% / mмакс
(11.3)
Обработка результатов эксперимента
1)
Результаты измерений представлены в таблице 4:
Таблица 4 – Масса осадка в зависимости от времени
Время от начала опыта, с
Масса частиц, мг
15
15,5
30
22,9
45
30,4
60
32,2
75
37,2
90
44,0
120
52,1
200
57,0
600
60,8
2000
62,0
19
По данным таблицы постройте седиментационную кривую (зависимость
массы частиц от времени). По уравнениям (11.1) и (11.2) найдите радиус частиц
для каждой фракции, по уравнению (11.3) – процентное содержание фракций
(число точек, из которых нужно проводить касательные к кривой, и интервалы
между ними задаются преподавателем).
2) Данные расчетов занесите в таблицу 5.
Таблица 5 – Процентное содержание фракций
Содержание фракций в системе, Q,
Время оседания, с Радиус частиц, м
%
По данным таблицы построить интегральную кривую распределения
частиц (Q = f (r)).
3) На основании интегральной кривой заполните таблицу 6.
Таблица 6 – Приращение содержания фракций
Суммарное
Радиус частиц, м содержание фракции,
%
Приращение
содержания
фракций ΔQ
Q/r
По данным таблицы построить дифференциальную кривую распределения
частиц (Q/r = f (r)).
4) На основании дифференциальной кривой определить эффективный радиус
частиц суспензии.
Задания для самостоятельной работы:
1) Что называют суспензией, эмульсией?
2) Дайте классификацию дисперсных систем с точки зрения их дисперсности.
3) Что такое монодисперсная и полидисперсная система; седиментационный
анализ, для чего он применяется?
4) Как определить по кривой седиментации время оседания самых мелких и
самых крупных частиц?
5) Значение седиментации в природе и технике.
6) Определить скорость оседания частиц радиусом 10 мкм, образующихся
после помола зерен кофе в воде (вязкость 10-3 Пас) и в воздухе (вязкость
1,8110-7 Пас); плотность кофе 1,1 г/см3; воды и воздуха при293 К 1 и 1,20510-3
г/см3 соответственно. (Ответ: 2,18.10-5 м/с, 1,3 м/с)
20
Занятие № 12
Отдельные представители дисперсных систем
Подготовка докладов с презентацией на темы:
 Эмульсии
1) Классификация и свойства эмульсий.
2) Получение и разрушение эмульсий. Устойчивость эмульсии, обращение фаз.
3) Применение эмульсий.
4) Промышленные эмульсии. Охрана водоемов и почв от нефтяных эмульсий.
 Пены
1) Свойства и особенности пен. Кратность пен.
2) Устойчивость пен.
3) Получение и применение пен.
4) Разрушение пен в технологических процессах и в природе. Охрана водоемев.
 Аэрозоли
1) Классификация аэрозолей.
2) Получение и значение аэрозолей.
3) Свойства аэрозолей. Взрывы пыли.
4) Сыпучие материалы (порошки).
Занятие № 13
Устойчивость и коагуляция дисперсных систем
1 Виды устойчивости дисперсных систем.
2 Самопроизвольные процессы коагуляции, коалесценции, изотермической
перегонки.
3 Факторы, вызывающие коагуляцию.
4 Коагулирующее действие электролитов. Правило Шульце-Гарди.
5 Коагуляция смесью электролитов. Гетерокоагуляция. Флокуляция.
Образование почв.
Задачи:
1) Пороги коагуляции электролитов для некоторого гидрозоля равны (в моль/л):
для Nа3РО4 – 0,3; для МgСl2 – 0,025; для Nа2SО4 – 0,295, для АlСl3 – 0,0005.
Какой заряд имеют частицы?
2) Получены два золя иодида серебра: один из них приливанием 16 мл 0,05 М
раствора АgNО3 к 20 мл 0,03 М КI, другой – приливанием 12 мл раствора
АgNО3 к 22 мл раствора КI тех же концентраций. Будут ли наблюдаться какиелибо явления при сливании их в общий сосуд?
3) Золь АgВr получен реакцией двойного обмена: 16 мл 0,005 М раствора
АgNО3 и 40мл 0,0025 М раствора КВr. Какой из электролитов будет иметь
больший и меньший пороги коагуляции для полученного золя: АlСl3; МgSО4; К3РО4?
4) Пороги коагуляции золя Fe(OH)3 для электролитов KI и K2Cr2O7
соответственно равны 10,0 и 0,195 ммоль/л. Во сколько раз коагулирующая
способность дихромата калия больше, чем у йодида калия? (Ответ: 51)
21
5) Коагуляция 30 мл золя AgI наблюдается при добавлении к нему 30 мл
электролита KNO3 концентрации 1 моль/л. На основании теории ДЛФО
определите концентрацию 1мл электролита Al(NO3)3, которая вызывает
коагуляцию 10 мл данного золя. (Ответ: 0,007М)
6) Для коагуляции 10 мл золя АgI требуется 0,05 мл 0,4 М раствора Са(NО3)2
или 0,2 мл 0,03 М раствора Аl(NО3)3 или 1,5 мл 1 М раствора КNО3. Определите
пороги коагуляции электролитов и проверьте выполняемость правила ШульцеГарди. (Ответ: 1:68:220)
7) Как изменится порог коагуляции, если для коагуляции 10 мл золя сульфида
мышьяка вместо 1,2 мл 0,5 М раствора NаСl взять 0,036 М раствор МgСl2 (его
потребуется 0,4 мл) или 0,01 М раствор АlСl3 (его потребуется 0,1 мл)?
Проверьте выполнение правила Шульце-Гарди. (Ответ: 1:39:540)
Задачи для самостоятельного решения:
1) Золь иодида серебра получен смешением равных объемов растворов иодида
калия и нитрата серебра. Пороги коагуляции (ммоль/л) для различных
электролитов и данного золя имеют следующие значения:
С(Са(NО3)2) = 315;
C(СаСl2) = 300;
С(МgСl2) = 320;
C(Na3PO4) = 0,6;
C(ZnSО4) = 20;
С(АlСl3) = 330.
Какой из электролитов: КI или АgNО3 взят в большей концентрации для
приготовления золя? Дайте обоснованный ответ. Составьте формулу мицеллы.
2) Золь ВаSО4 получен реакцией двойного обмена сливанием 16 мл 0,005 М
раствора ВаСl2 и 25 мл 0,003 М раствора (NН4)2SО4. Составьте формулу
мицеллы и определите, какой из электролитов: Nа3РО4, FеSО4, Аl(NО3)3 будет
иметь больший и меньший пороги коагуляции.
3) Золь сульфида серебра получен реакцией двойного обмена 20 мл 0,0015 М
раствора АgNО3 и 15 мл 0,002 М раствора Nа2S. Составьте формулу мицеллы и
расположите электролиты в порядке уменьшения их коагулирующей
способности: Nа3РО4, Аl2(SО4)3; Ва(NО3)2; СаСl2.
4) Какой объем раствора Ва(NО3)2 концентрации 0,05 моль/л потребуется для
коагуляции 1 мл золя AgI? Порог коагуляции электролита 2.10-3 моль/л.
(Ответ: 0,04 мл)
5) Как изменится величина порога коагуляции, если для коагуляции 10 мл золя
АgВr вместо 1,5 мл 1 М NаNО3 взять 0,5 мл 0,1 М СаСl2 или 0,2 мл 0,01 М
Аl(NО3)3? Сопоставьте коагулирующие способности ионов. (Ответ: 1:27:663)
6) Для коагуляции золя гидроксида железа(III) объемом 5 мл были добавлены
растворы 1,05 мл 1 М КСl; 6,25 мл 0,005 М Nа2SО4 и 3,7 мл 0,0003 М Nа3РО4.
Определите пороги коагуляции электролитов и проверьте выполнимость
правила Шульце-Гарди. (Ответ: 1:49:1172)
22
Занятие № 14
Получение, очистка и разрушение дисперсных систем
1 Получение дисперсных систем с твердой дисперсионной средой.
2 Получение дисперсных систем с жидкой и газообразной дисперсионной
средой методами диспергирования:
 самопроизвольное диспергирование;
 несамопроизвольное диспергирование твердой, жидкой и газообразной
фазы.
3 Методы конденсации в жидкой и газовой фазах:
 физическая;
 химическая.
4 Методы пептизации.
5 Очистка коллоидных растворов (диализ, электродиализ, ультрафильтрация).
Применение методов очистки дисперсных систем в технике и медицине.
Задачи:
1) Опишите все возможные способы получения золя гидроксида алюминия. Для
химических способов получения составьте уравнения реакций. Какой знак
заряда могут иметь частицы золя Al(OH)3? Составьте формулы мицелл.
2) Опишите все возможные способы получения золя серы. Для химических
способов получения составьте уравнения реакций. Какой знак заряда могут
иметь частицы золя серы? Составьте формулы мицелл.
3) Опишите все возможные способы получения золя кремниевой кислоты. Для
химических способов получения составьте уравнения реакций. Какой знак
заряда могут иметь частицы данного золя? Составьте формулы мицелл.
4) Опишите все возможные способы получения золя гидроксида железа (III). Для
химических способов получения составьте уравнения реакций. Какой знак
заряда могут иметь частицы золя? Составьте формулы мицелл.
5) Предложите способы разрушения данных золей.
Занятие № 15
Охрана окружающей среды, разрушение
техногенных гидрозолей и аэрозолей
Подготовка докладов с презентацией на темы:
1) Химия загрязнений атмосферы (токсический смог, фотохимический смог,
кислотные дожди, другие токсиканты).
2) Разрушение озонового слоя.
3) Методы разрушения аэрозолей.
4) Методы анализа токсикантов и методы снижения их поступления в
атмосферу.
5) Методы защиты атмосферы от промышленных аэрозолей.
6) Загрязнение гидросферы. Общие показатели, характеризующие природные и
сточные воды.
7) Методы очистки гидросферы (механические, химические).
23
Занятие № 16
РУБЕЖНЫЙ КОНТРОЛЬ №2
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1
Коллоидная химия / Е. Д. Щукин, А. В. Перцов, Е. А. Амелина. – М. :
Высшая школа, 2004. – 445 с.
2 Химия. Основы химии живого / В. И. Слесарев. – СПб. : Госхимиздат, 2000.
– 768 с.
3 Общая химия / В.Н. Коровин. – М. : Высшая школа, 2006. – 557 с.
Дополнительная литература
1
Общая химия: Учебное пособие для вузов / Н. Л. Глинка. – Л. : Химия,
1981. – 720 с.
2 Курс физической химии: в 2 т. / Герасимов Я. И. и др. – М. : Госхимиздат,
1963, 1969.
3 Курс коллоидной химии / Ю. Г. Фролов. – М. : Химия, 1982. – 400 с.
4 Общая и неорганическая химия: учеб. для вузов / М. Х. Карапетьянц, С. И.
Дракин – М. : Химия, 1994. – 592 с.
Методическая литература
1
Краткий химический справочник / В. А. Рабинович, З. Я. Хавин. – Л. :
Химия, 1991. – 432с.
2 Краткий справочник по химии / под ред. О. Д. Куриленко. – Киев : Наукова
думка, 1974. – 992 с.
3 Тренажер по химии для абитуриентов и студентов / В. И. Слесарев. – СПб.
: Химиздат, 2003. – 428 с.
4 Расчеты и задачи по коллоидной химии / под ред. В. И. Барановой. – М. :
Высш. шк., 1989. – 288 с.
5 Сборник задач и упражнений по физической и коллоидной химии: учеб.
пособие для пед. инст. / В. Н. Захарченко. – М. : Просвещение, 1978. – 175 с.
6 Задачник по коллоидной химии: учеб. пособие для хим.–тех. спец. Вузов /
А. И. Шутова. – М. : Высш. шк., 1966. – 86 с.
7 Методические рекомендации для подготовки к практическим занятиям.
24
Рыкова Анна Ивановна
ХИМИЯ
Методические указания
для подготовки к лабораторным занятиям
по физической и коллоидной химии
для студентов направления подготовки 020400.62 «Биология»
Редактор Е.А. Могутова
____________________________________________________________________
Подписано к печати
Формат 60*84 1/16
Бумага тип. №1
Печать трафаретная
Усл.печ.л. 1,75
Уч.-изд.л. 1,75
Заказ
Тираж
20
Цена свободная
____________________________________________________________________
РИЦ Курганского государственного университета.
640669, г. Курган, ул. Гоголя, 25.
Курганский государственный университет.
25